JPH08506717A - 自己発振直列共鳴変換器を有する電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電球、電池充電器、電子装置などに電源を供給することを目的とする電源装置は、自己発振型直列共鳴変換器を有する。変換器には、それそれが制御変圧器（Ｔ１）により起動される２つの相互接続したトランジスタ（ＴＲ１、ＴＲ２）が含まれ、さらに直列接続されたインダクタ（Ｌ１）およびコンデンサ（Ｃ４）が含まれる。各トランジスタ（ＴＲ１、ＴＲ２）とトランジスタおよび／または別のトランジスタ（ＴＲ３、ＴＲ４）と関連する上記に対応する直列接続の容量性分圧器（Ｃ６、Ｃ７）は、インダクタ（Ｌ１）、コンデンサ（Ｃ４）および制御変圧器（Ｔ１）と並列接続される。負荷はコンデンサ（Ｃ４）を介して起動または励磁される。制御変圧器（Ｔ１）を通る磁束は、磁石を介して外部から印加される磁束またはトランジスタ（ＴＲ１、ＴＲ２）の発振周波数、したがって電源装置の電圧出力を変える上記に対応する手段により影響を及ぼされる。

Description

【発明の詳細な説明】 自己発振直列共鳴変換器を有する電源装置 本発明は、自己発振直列共鳴変換器を含み、例えば電球、電池充電器および／ または電子装置などの負荷に電源を供給するべく機能する電源装置に関し、直列 共鳴変換器には、それそれが制御変圧器で起動されるようにされた２つの相互に 接続されたトランジスタと直列接続されたインダクタおよびコンデンサとが含ま れ、各トランジスタおよびそれに対応し上記のトランジスタに属する直列接続さ れた分圧器および／または別のトランジスタは上記のインダクタ、コンデンサお よび制御変圧器と並列に接続され、負荷はコンデンサを介して接続される。 前記の種類の電源装置は、当業者に公知であり、例えばスウェーデンの特許明 細書No.７５１２２６７−１に記載されたものがある。この電源装置は、直列共 鳴原理に従って他の公知の電源装置に優る多くの利点を備えている。これらの利 点には、使用高周波数でのスイッチロスの少ないことが挙げられ、高周波干渉ま たは妨害に関する問題は無視可能な程度のものである。 直列共鳴原理に従って動作する電源装置の欠点のひとつは、複雑な駆動電子装 置を必要とすることである。その結果電源装置の製造コストが高くなる。低価格 の装置に使用可能な電源装置に対する要望は高いから、電源装 置の駆動回路をできるだけ低価格にすることが望ましい。この高い要望は、請求 項１に記載の特徴付け項目に述べる特徴を有する、始めに規定した種類の電源装 置によって実現される。 発明構成の有利な実施例は、従属請求項に明らかである。 添付図面により発明を更に詳しく説明する。 第１図は直列共鳴の原理に従って動作する電源装置の回路図である。 第２図は電源装置内での電圧／電流の関係を説明する図である。 第３図は第１図による電源装置の回路図であり、同回路は電源装置に属する制 御変圧器を通る磁束の制御または調整を可能にする。 第４図は、発明の原理に従って外部装置に接続された電磁石を有する電源装置 制御変圧器の構成の上面図である。 第５図は第３図に示す電源装置の改造型に関する回路図である。 第１図に示す電源装置の動作を以下に説明する。 電源装置を本発明において２２０ボルトの交流電圧である供給電圧に接続する と、４つのブリッジ接続型整流ダイオードＤ１−Ｄ４により整流される。全波整 流された供給電圧は、第一コンデンサＣ１によりダイオードブリッジの下流で整 流される。コンデンＣ１を通る直流電 圧は約３１０ボルトである。コンデンサＣ２に加えられる電流は抵抗Ｒ１を通る 。コンデンサＣ２にかかる電圧がトリガーダイオードＤ５のしきい値電圧を越え て上昇すると、トリガーダイオードは点火または発火され、第一トランジスタＴ Ｒ１のベースに電流を送る。図示したダイオードＤ６の目的は、回路が自己発振 する時のトリガーダイオードＤ５のトリガー動作を防止することである。ここで 、トランジスタＴＲ１は導通状態となり、コンデンサＣ３は抵抗を介して放電さ れる。トランジスタＴＲ１に加わる電圧は、トランジスタがオンになる前に約３ １０ボルトに達する。トランジスタＴＲ１がオンになると、電流が変圧器Ｔ１、 インダクタＬ１およびコンデンサＣ４を通る。変圧器Ｔ１の一次巻線Ｐを通る電 流が変圧器Ｔ１のコアＫで磁束を立ち上げる。この磁束は、変圧器Ｔ１の二次巻 線Ｓ１を誘導し、第一トランジスタＴ１を導通状態にする。第一トランジスタＴ １を通る電流は、第一トランジスタＴＲ１が動作している間は増加する。変圧器 Ｔ１のコアＫは、第２図に示すように一定時間の後、飽和状態になる。これによ り、第一トランジスタＴＲ１は導通を停止する。インダクタＬ１が発生する逆起 電力のため、第一トランジスタＴＲ１および第二トランジスタＴＲ２の共通接点 の電圧は、低電位から高電位へ変換される。したがって変圧器Ｔ１を通る電流は その方向を変え、始めに説明した順序を繰り返す。これによりトランジスタＴＲ １およびＴＲ２は交互に導 通状態と成る。内蔵部品の寸法が正しい場合、関連回路の切り替え周波数は、イ ンダクタＬ１およびコンデンサＣ４の共鳴周波数よりも通常高い。コンデンサＣ ４の電圧は、インダクタＬ１およびコンデンサＣ４の共鳴周波数が切り替え周波 数にどれだけ近いかによって決まる。図に説明したように、負荷をコンデンサＣ ４を介して接続することができる。ダイオードＤ９−Ｄ１０はトランジスタＴＲ １およびＴＲ２とは逆平行である。 説明した配置により極めて簡単な構成が得られる。ただし、この構成には重大 な欠点がある、すなわち出力電圧を簡単に調整したりまたは制御することは出来 ない。本発明は、外部磁界により、外部磁界が増加すると変圧器Ｔ１のコアＫが 急速に飽和状態となり、外部磁界が減少するとコアＫがゆっくりと飽和状態とな ることを可能ならしめる構成を提供する。このことは、第１図に説明した装置を 発展させたものであり、上記の原理に従って動作する第３図に示す電源装置によ って達成される。コンデンサＣ４に加わる電圧は、トランジスタＴＲ１およびＴ Ｒ２の発振周波数によって決まる。コンデンサ電圧を適正なレベルに変換する変 換器Ｔ２がコンデンサＣ４を介して接続される。電圧はダイオードＤ７およびＤ ８により整流される。整流された電圧は、インダクタＬ２およびコンデンサＣ５ によって濾波される。出力電圧が増加し、したがって電磁石Ｔ３の巻線回路に設 けられたツェナーダイオードＺ１が導通を開始すると、電流は ツェナーダイオードと図示した電磁石Ｔ３の巻線Ｗ１を通る。巻線Ｗ１を通る電 流は、変圧器Ｔ１のコアＫの飽和を速める磁束を立ち上げ、したがって発振周波 数を増加させ、インダクタＬ２およびコンデンサＣ５の共鳴周波数から発振周波 数を遠ざける。その結果、コンデンサＣ４に加わる電圧は、電源装置の出力電圧 と同様低くなる。このようにして制御または調整した出力電圧を有する電源装置 が得られる。 第４図は、変圧器および変圧器磁化装置の好ましい実施例を示す。変圧器Ｔ１ は代表的なフェライト変圧器として動作し、その一次巻線ＰはリングコアＫ内の 交流磁束を誘導する。つぎに、リングコアＫ内に誘導された磁束は、二次巻線Ｓ １およびＳ２に加わる電圧を誘導する。ここで発振周波数は、変圧器Ｔ１のリン グコアＫが飽和状態になる速度で制御される。第２図参照。変圧器Ｔ１の一次巻 線Ｐから到達する磁束のほかに外部から到達する磁束の印加により、変圧器Ｔ１ のコアＫは、より早く飽和状態になる。このように発振周波数は増大する。リン グコアＫ内の電磁石Ｔ３を会して外部に誘導される磁束は、変圧器Ｔ１の一次巻 線Ｐからの磁束に加えられる。変圧器Ｔ１のリングコアＫは、電磁石Ｔ３の巻線 Ｗ１内の電流を変えることにより、随時急速に飽和状態にすることが出来る。 図示した配置に使用する電磁石Ｔ３には、公知の方法で変圧器板から作られる 鉄ヨークＯが含まれる。前述し たように、電磁石Ｔ１の巻線Ｐ内の電流媒体を介して行うヨークＯの磁化により 、変圧器Ｔ１のリングコアＫ内の磁束が変わる。鉄ヨークＯは、一次巻線Ｐの中 心点と二次巻線間の空間の間でコアを介して横方向に接続して、リングコアＫの 外部に取り付けられる。 第２図に示す配置は、いわゆるハーフブリッジに関し、容量性分圧器Ｃ６およ びＣ７はトランジスタＴＲ１およびＴＲ２と並列に接続される。当然、分圧器Ｃ ６およびＣ７をトランジスタＴＲ３およびＴＲ４と置き換え、第５図によるいわ ゆるフルブリッジ状態が得られる。 電磁石Ｔ３の巻線回路は、第３図および第５図に示す配置における電源装置出 力に接続される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．自己発振型直列共鳴変換器を含み、例えば電球、電池充電器および／または 電子装置などの負荷に電源を供給することを目的とした電源装置において、直列 共鳴変換器には、それそれが制御変圧器（Ｔ１）で起動される２つの相互接続し たトランジスタ（ＴＲ１、ＴＲ２）とさらに直列に接続されたインダクタ（Ｌ１ ）とコンデンサ（Ｃ４）を含み、ここにおいて各トランジスタ（ＴＲ１、ＴＲ２ ）と関連の直列接続した容量性分圧器（Ｃ６、Ｃ７）および／またはトランジス タ（ＴＲ３、ＴＲ４）は上記のインダクタ（Ｌ１）、コンデンサ（Ｃ４）制御変 圧器（Ｔ１）と並列に接続され、負荷はコンデンサ（Ｃ４）を介して接続され、 制御変圧器を通る磁束が、磁石を介して外部から印加される磁束またはトランジ スタ（ＴＲ１、ＴＲ２）の発振周波数したがって電源装置の電圧出力を変える上 記に対応する手段により影響を及ぼすことができることを特徴とする電源装置。 ２．電磁石（Ｔ３）が制御変圧器（Ｔ１）を通る磁束に外部から影響を及ぼすよ うに接続されたことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。 ３．電磁石（Ｔ３）の巻線回路（Ｗ１）を通る電流が電源装置の電圧出力により 制御できることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。 ４．巻線回路（Ｗ１）が出力電圧を検出するためのツェナーダイオード（Ｚ１） を含むことを特徴とする請求項３に記載の電源装置。 ５．制御変圧器（Ｔ１）がフェライトリングコア（Ｋ）を含むことを特徴とする 請求項１から４のいずれかに記載の電源装置。 ６．一次巻線のほか（Ｐ）、制御変圧器（Ｔ１）がそれぞれのトランジスタ（Ｔ ＲＩ、ＴＲ２）のベースを接続した２つの二次巻線（Ｓ１、Ｓ２）を含むことを 特徴とするに請求項５に記載の電源装置。 ７．好ましくは変圧器板よりなる電磁石（Ｔ３）のヨーク（Ｏ）が、一次巻線の 中心点の近傍のリングコア（Ｋ）と二次巻線（Ｓ１、Ｓ２）の間の空間にまたが って接続されることを特徴とする請求項６に記載の電源装置。